JP2001174543A - アクティブソーナー装置およびアクティブソーナー方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、１本の曳航式アレイにより目標エ
コーの左右分別を行うことができ、探知の度に曳航船を
回頭、再探知を繰り返す必要なく、最終的な探知確認に
至るまでの時間を短縮できるアクティブソーナー装置お
よびアクティブソーナー方法を提供することを課題とす
る。 【解決手段】 左側海域（海中）に左舷側音響送信信号
を送波するとともに、右側海域（海中）に左舷側音響送
信信号とは異なる周波数帯域の右舷側音響送信信号を送
波する送信用曳航体１と、曳航船に搭載されている左右
方向を分別して信号処理を行う信号処理器３とにより、
目標エコーの左右分別を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、曳航式アレイを用
いたアクティブソーナー装置およびアクティブソーナー
方法に関し、特に別周波数の指向性送波器を使用するこ
とで受波信号中の左右情報を分別・抽出するアクティブ
ソーナー装置およびアクティブソーナー方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、曳航式アレイは、主として海底地
層探査や潜水艦の捜索などに用いられている長大なハイ
ドロフォンアレイであり、曳航式アレイは曳航船によっ
て直線的に曳航されるソーナーシステムである。曳航式
アレイの使用にあたっては、目標が発する音を聞くのみ
のパッシブ処理方式であるＴＡＳＳ(Towed Array Sonar
System)と、自ら発した送信信号のエコーを聞くアクテ
ィブ処理方式であるＡＴＡＳ(Active Towed Array Sona
r)とが知られている。

【０００３】一般に曳航式アレイは複数の無指向性ハイ
ドロフォンが長く繋がれた構成であり、従って、線軸の
円周方向についての音響到来方位が推定できないため、
パッシブ処理方式では受信される目標音響信号が左右ど
ちらから到来しているのか区別できず、またアクティブ
処理方式についても通常は爆発音源のような低周波無指
向性音源が用いられるため、目標エコーについてパッシ
ブ処理方式と同様に左右分別ができない。

【０００４】この不都合を解消する目的でいくつかの左
右分別方法が提案されている。例えば何らかの目標が探
知されたら曳航船の進行方向を変えて曳航式アレイの方
位を変え、並行しない複数のベースライン上から同じ目
標を探知し、目標の左右分別および位置局限を可能とす
る方法がある。

【０００５】また他の方法としてはアレイを同時に複数
曳航し、それぞれの受信信号を相関処理することで目標
信号の到来方位を推定する方法がある。この方法は、例
えば２本のアレイを適当な間隔で左右並行に曳航し、両
アレイの受信信号の相互相関をとる。このとき相互相関
の最大値を示すラグタイムは、音響信号が左右の間隔を
伝搬する時間、すなわち遅延時間に相当するため、ラグ
タイムの符号から左右分別が可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術では、１本の曳航式アレイでは目標信号が左右どちら
から到来しているのかが推定できないため、探知の度に
曳航船の進行方位を変えて再探知を行う場合には、海底
探査などの連続的なエコーレベル計測には適用できず、
潜水艦等の捜索に適用する場合でも、探知の度に曳航船
を回頭、再探知を繰り返すので捜索効率が悪く、最終的
な探知確認に至るまでに多大の時間を要してしまうとい
う問題点があった。

【０００７】さらに従来技術では、１本の曳航式アレイ
では目標信号が左右どちらから到来しているのかが推定
できないため、複数アレイを用いるとシステムが大規模
化、複雑化してしまい、曳航式アレイは運用に必要なウ
ィンチ、リール、固定具などを合わせると大掛かりなも
のとなり、しかも複数アレイを曳航するためにはかなり
高度なハンドリングおよび操船技術等が要求されるとい
う問題点があった。

【０００８】本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、１本の曳航式アレ
イにより目標エコーの左右分別を行うことができ、海底
探査などの連続的なエコーレベル計測には適用でき、探
知の度に曳航船を回頭、再探知を繰り返す必要なく、最
終的な探知確認に至るまでの時間を短縮でき、システム
が簡略化でき、曳航式アレイは運用に必要なウィンチ、
リール、固定具などを最小限のものにでき、高度なハン
ドリング、操船技術等が要求されることのないアクティ
ブソーナー装置およびアクティブソーナー方法を提供す
る点にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
すべく、以下に掲げる構成とした。請求項１記載の発明
の要旨は、海中に送波した音響送信信号に対する対象物
からの反射波であるエコーを受信して、受信した前記エ
コーを信号処理して表示装置に表示することにより前記
対象物の探知を行うアクティブソーナー装置であって、
左側海域に対して予め定められた周波数帯域の左側音響
送信信号を送波する左側音響送信信号発信手段と、右側
海域に対して前記左側音響送信信号の前記周波数帯域と
は重複しない予め定められた前記周波数帯域の右側音響
送信信号を送波する右側音響送信信号発信手段と、前記
対象物からの反射波である前記エコーを受波して受信信
号に変換するエコー受波手段と、該エコー受波手段から
の前記受信信号を前記左側音響送信信号に対応する前記
受信信号と前記右側音響送信信号に対応する前記受信信
号とに分離して信号処理を行う信号処理手段と、該信号
処理手段により信号処理した前記受信信号を表示する表
示手段とを具備することを特徴とするアクティブソーナ
ー装置に存する。また請求項２記載の発明の要旨は、前
記信号処理手段は、前記エコー受波手段からの前記受信
信号を前記左側音響送信信号の前記周波数帯域を含む通
過帯域でフィルタリングする左側帯域フィルタと、前記
エコー受波手段からの前記受信信号を前記右側音響送信
信号の前記周波数帯域を含む前記通過帯域でフィルタリ
ングする右側帯域フィルタとを具備することを特徴とす
る請求項１記載のアクティブソーナー装置に存する。ま
た請求項３記載の発明の要旨は、前記左側帯域フィルタ
と前記右側帯域フィルタとは、共通の前記通過帯域を重
複させないことを特徴とする請求項１又は２記載のアク
ティブソーナー装置に存する。また請求項４記載の発明
の要旨は、前記左側帯域フィルタの前記通過帯域と前記
右側帯域フィルタの前記通過帯域とは、隣接する前記通
過帯域にさせたことを特徴とする請求項１乃至３のいず
れかに記載のアクティブソーナー装置に存する。また請
求項５記載の発明の要旨は、前記左側音響送信信号発信
手段および前記右側音響送信信号発信手段は、指向性ア
レイで構成させたことを特徴とする請求項１乃至４のい
ずれかに記載のアクティブソーナー装置に存する。また
請求項６記載の発明の要旨は、前記エコー受波手段は、
複数のサブアレイからなる１本の曳航式アレイで構成さ
せたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載
のアクティブソーナー装置に存する。また請求項７記載
の発明の要旨は、前記エコー受波手段の先頭に配置させ
たディプレッサ機能を有する曳航体を具備し、該曳航体
に前記左側音響送信信号発信手段と前記右側音響送信信
号発信手段とを配置させたことを特徴とする請求項１乃
至６のいずれかに記載のアクティブソーナー装置に存す
る。また請求項８記載の発明の要旨は、海中に送波した
音響送信信号に対する対象物からの反射波であるエコー
を受信して、受信した前記エコーを信号処理して表示装
置に表示することにより前記対象物の探知を行うアクテ
ィブソーナー方法であって、左側海域に対して予め定め
られた周波数帯域の左側音響送信信号を送波し、右側海
域に対して前記左側音響送信信号の前記周波数帯域とは
重複しない予め定められた前記周波数帯域の右側音響送
信信号を送波し、前記対象物からの反射波である前記エ
コーを受波して受信信号に変換し、該受信信号を前記左
側音響送信信号に対応する前記受信信号と前記右側音響
送信信号に対応する前記受信信号とに分離して信号処理
を行い、該信号処理した前記受信信号を表示することを
特徴とするアクティブソーナー方法に存する。また請求
項９記載の発明の要旨は、前記受信信号を前記左側音響
送信信号の前記周波数帯域を含む通過帯域でフィルタリ
ングするとともに、前記受信信号を前記右側音響送信信
号の前記周波数帯域を含む前記通過帯域でフィルタリン
グすることを特徴とする請求項８記載のアクティブソー
ナー方法に存する。また請求項１０記載の発明の要旨
は、前記左側音響送信信号の前記周波数帯域を含む前記
通過帯域と前記右側音響送信信号の前記周波数帯域を含
む前記通過帯域とは、重複しないことを特徴とする請求
項８又は９記載のアクティブソーナー方法に存する。ま
た請求項１１記載の発明の要旨は、前記左側音響送信信
号の前記周波数帯域を含む前記通過帯域と前記右側音響
送信信号の前記周波数帯域を含む前記通過帯域とは、隣
接する前記周波数帯域とすることを特徴とする請求項８
乃至１０のいずれかに記載のアクティブソーナー方法に
存する。また請求項１２記載の発明の要旨は、前記左側
音響送信信号と前記右側音響送信信号とを指向性ビーム
とすることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれかに
記載のアクティブソーナー方法に存する。また請求項１
３記載の発明の要旨は、複数のサブアレイからなる１本
の曳航式アレイにより前記エコーを受波することを特徴
とする請求項８乃至１２のいずれかに記載のアクティブ
ソーナー方法に存する。また請求項１４記載の発明の要
旨は、前記曳航式アレイの先頭に配置したディプレッサ
機能を有する曳航体から前記左側音響送信信号と前記右
側音響送信信号とを送波することを特徴とする請求項８
乃至１３のいずれかに記載のアクティブソーナー方法に
存する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１１】図１は、本発明に係る実施の形態のアクテ
ィブソーナー装置の基本原理を示す原理図であり、図２
は、本発明に係る実施の形態のアクティブソーナー装置
の構成を示すブロック図であり、図３は、図２に示され
ている信号処理器の構成を示すブロック図である。

【００１２】本発明の実施の形態は、自ら発した送信信
号のエコーを聞くアクティブ処理方式であるＡＴＡＳ(A
ctive Towed Array Sonar)を運用できる設備や環境を有
する艦船である曳航船と、送信用曳航体１と、曳航式ア
レイ２と、曳航船に搭載されている信号処理器３と、外
部ディスプレイ４と、ＣＰＵ５とから構成されており、
送信用曳航体１と曳航船との間は信号／電源ラインおよ
びテンションメンバーからなる曳航ケーブルで接続さ
れ、曳航船から水中部の送信用曳航体１および曳航式ア
レイ２への電源供給と両者の通信を可能とし、曳航船に
より送信用曳航体１と曳航式アレイ２とを曳航すること
によって目標物の探知を行う。

【００１３】送信用曳航体１は、側面方向に比較的大き
な断面積を持つ形状を有する筐体からなり、筐体の左舷
に配置された周波数帯域ｆ１±ｆｄ１の帯域を持つ左舷
側指向性アレイ１１と、筐体の右舷に配置された左舷側
指向性アレイ１１の持つ周波数帯域とは異なる周波数帯
域ｆ２±ｆｄ２の帯域を持つ右舷側指向性アレイ１２
と、ＣＰＵ５のコマンドを受けて左舷側指向性アレイ１
１から送信する送信信号を生成する左舷側送信装置１３
と、ＣＰＵ５のコマンドを受けて右舷側指向性アレイ１
２から送信する送信信号を生成する右舷側送信装置１４
と、曳航式アレイ２からの受信信号を受信するプリプロ
セス回路１５とからなる。なお、送信用曳航体１は、曳
航時の動揺安定を考慮し、全体形状は流線型で水平／垂
直安定翼を持つものが好ましく、水平翼には強い下向き
揚力を発生させる翼形状を持たせ、曳航式アレイのディ
プレッサ（沈降器）としても機能する。

【００１４】左舷側指向性アレイ１１は、左舷側送信装
置１３からの左舷側電気送信信号を左舷側音響送信信号
に変換して左側海域（海中）に送波するもので、１５±
２ｋＨｚの周波数帯域を持ち、１３〜１７ｋＨｚのチャ
ープ波（ＬＦＭ）を左舷側音響送信信号として送波し、
右舷側指向性アレイ１２は、右舷側送信装置１４からの
右舷側電気送信信号を右舷側音響送信信号に変換して右
側海域（海中）に送波するもので、１０±２ｋＨｚの周
波数帯域を持ち、左舷側音響送信信号の周波数帯域と重
複しない８〜１２ｋＨｚのチャープ波（ＬＦＭ）を右舷
側音響送信信号として送波する。なお、チャープ波の替
わりにＰＣＷ（Pulse Continuous Wave）、ＣＤＭ（Cod
e Divided Modulation）などでもよい。

【００１５】左舷側指向性アレイ１１と右舷側指向性ア
レイ１２とは、目標エコー/残響比（Ｓ／Ｒ比）を向上
するために、一般的なセラミック素子をグリッド構成に
して数１０゜程度の水平／垂直指向性を有しており、上
方向への音響放射とそれに伴う海面残響を極力低減して
いる。なお、さほどシャープな指向性は要求されないの
で、水平／垂直にそれぞれ数段程度、長さで１〜２ｍ程
度もあれば十分である。

【００１６】左舷側送信装置１３と右舷側送信装置１４
とは、波形生成器と、Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）と、パワ
ーアンプとからなり、ＣＰＵ５からの送信コマンドを受
け、送信波形を生成、もしくはウェーブメモリから読み
込み、Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）でアナログ信号に変換し
てパワーアンプへ送り、パワーアンプはそれぞれの電気
送信信号を十分なレベルに増幅して、左舷側指向性アレ
イ１１と右舷側指向性アレイ１２とにそれぞれ送信す
る。ここで左舷側指向性アレイ１１に送信する左舷側電
気送信信号は１３〜１７ｋＨｚのチャープ波（ＬＦＭ）
であり、右舷側指向性アレイ１２に送信する右舷側電気
送信信号は８〜１２ｋＨｚのチャープ波（ＬＦＭ）であ
る。

【００１７】プリプロセス回路１５は、プリアンプと、
Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）と、帯域フィルタとからなり、
曳航式アレイ２からの微弱な受信信号をプリアンプによ
り増幅し、Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）によりデジタル信号
に変換し、帯域フィルタにより帯域フィルタリングを行
った後に信号処理器３に送信する。なお、プリプロセス
回路１５は、一般的なソーナー信号処理にて用いられる
装置性能、機能の範疇であり、特に特殊な仕様を有さな
い。受信信号のＡ／Ｄ変換は一般的な１２ビット程度、
サンプリングレートは１７ｋＨｚの８倍程度で十分であ
る。

【００１８】曳航式アレイ２は、複数の受波素子である
サブアレイ２１〜２４からなり、各サブアレイ２１〜２
４はそれぞれ独立に音響信号を受信し、音響／電気変換
を行った受信信号をプリプロセス回路１５へ送信する。
なお、曳航式アレイ２は、一般的な中性浮力のものを用
い、長さは所要の方位分解能にもよるが、本実施の形態
では、ＡＴＡＳとしては比較的高い周波数であるので１
０ｍ程度の比較的短い曳航式アレイ２とし、受波特性と
しては送信帯域以上の広帯域性を有していることが必要
であり、左舷側音響送信信号と右舷側音響送信信号の周
波数帯域を含む周波数帯域５〜２０ｋＨｚで十分な受波
感度を有していればよく、かつＳ／Ｎ比向上のためその
前後帯域の感度は低いほうが好ましい。また、サブアレ
イの配置は受信波長の１／２とするのが通常であり、本
実施の形態では、ここでは左舷側音響送信信号に周波数
帯域１３〜１７ｋＨｚを使用しているので、その波長の
半分の５０ｍｍ間隔で曳航式アレイ２を構成した場合、
サブアレイの総数は２００となる。

【００１９】信号処理器３は、左右方向を分別する左舷
側帯域フィルタ３１および右舷側帯域フィルタ３２と、
ビームフォーミング位相整相を行う位相整相部３３と、
レンジ分解能を向上する左舷側レンジ圧縮部３４および
右舷側レンジ圧縮部３５と、帯域変換によりデータレー
トを低減する左舷側ベースバンド変調部３６および右舷
側ベースバンド変調部３７と、受信信号のレベルを算出
する検波部３８と、時間スケールをレンジスケールに変
換する時間／レンジ変換部３９とからなり、曳航式アレ
イ２のサブアレイの数のデジタル入力と、曳航式アレイ
２のサブアレイの数のデジタル入力の入力信号を高速処
理できるアーキテクチャを有し、ビームフォーミングし
た曳航式アレイ２の各サブアレイ２１〜２４からの受信
信号を外部ディスプレイ４に出力する。なお、処理にリ
アルタイム性が必要とされない場合は、信号処理器３に
大容量ストレージを接続し、曳航式アレイ２からのデー
タである受信信号を接続した大容量ストレージに蓄積し
てオフライン処理してもよい。また信号処理器３の各機
能３１〜３９はソフトウェア実装され、ＤＳＰ等により
処理されるものとする。

【００２０】左舷側帯域フィルタ３１は、通過帯域が左
舷側音響送信信号の周波数帯域を含む１３〜１７ｋＨｚ
のデジタルフィルタであり、右舷側帯域フィルタ３２
は、通過帯域が右舷側音響送信信号の周波数帯域を含む
８〜１２ｋＨｚのデジタルフィルタであり、左舷側帯域
フィルタ３１の通過帯域は、右舷側音響送信信号の周波
数帯域を含まず、同様に右舷側帯域フィルタ３２の通過
帯域は、左舷側音響送信信号の周波数帯域を含まない。

【００２１】外部ディスプレイ４は、信号処理器３から
の出力により曳航船の位置からレンジ方向へのエコーレ
ベル分布を画像として表示する。

【００２２】ＣＰＵ５は、送信用曳航体１、曳航式アレ
イ２、信号処理器３と制御ラインで接続されており、送
信信号の送波処理を指示する送信コマンドとエコーの受
信処理を指示する受信コマンドとを送り、一連のプロセ
スが正常に行われるように制御する。

【００２３】次に、本発明の実施の形態の動作について
詳細に説明する。まず、ＣＰＵ５が送信コマンドを左舷
側送信装置１３と右舷側送信装置１４とに送り、左舷側
送信装置１３と右舷側送信装置１４とは、ＣＰＵ５から
の送信コマンドを受け、波形生成器で周波数帯域が１３
〜１７ｋＨｚの左舷側電気送信信号と周波数帯域が８〜
１２ｋＨｚの右舷側電気送信信号とをそれぞれ生成し、
生成した左舷側電気送信信号と右舷側電気送信信号とを
Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）でアナログ信号に変換してパワ
ーアンプで十分なレベルに増幅して左舷側指向性アレイ
１１と右舷側指向性アレイ１２とにそれぞれ送信する。

【００２４】左舷側指向性アレイ１１と右舷側指向性ア
レイ１２とは、左舷側送信装置１３と右舷側送信装置１
４とから周波数帯域が１３〜１７ｋＨｚの左舷側電気送
信信号と周波数帯域が８〜１２ｋＨｚの右舷側電気送信
信号とをそれぞれ受信すると、左舷側電気送信信号と右
舷側電気送信信号とを左舷側音響送信信号と右舷側音響
送信信号とにそれぞれ変換し、変換した周波数帯域が１
３〜１７ｋＨｚのチャープ波（ＬＦＭ）である左舷側音
響送信信号と周波数帯域が８〜１２ｋＨｚのチャープ波
（ＬＦＭ）である右舷側音響送信信号とを送信用曳航体
１の左右それぞれの海域（海中）にそれぞれ送波する。

【００２５】左舷側指向性アレイ１１と右舷側指向性ア
レイ１２とは、適切な送波指向性を有しているため、右
舷側音響送信信号は空間的に左舷側へ放射されることは
ないか、極めて微弱なレベルでしか放射されず、左舷側
音響送信信号も同様に右舷側へ放射されることはない
か、極めて微弱なレベルでしか放射されず、また垂直指
向性により水平より上側への音響放射もないため、左右
それぞれの海域（海中）にそれぞれ送波された音響送信
信号と同じ周波数帯域のエコーが帰ってくる。すなわ
ち、左舷側からは、ｆ１±ｆｄ１ｋＨｚの周波数帯域の
音響送信信号を送波するため、ｆ１±ｆｄ１ｋＨｚの周
波数帯域のエコーが、右舷側からはｆ２±ｆｄ２ｋＨｚ
の周波数帯域の音響送信信号を送波するため、ｆ２±ｆ
ｄ２ｋＨｚの周波数帯域のエコーが戻ってくることにな
り、本実施の形態では、左舷側からは、１３〜１７ｋＨ
ｚの周波数帯域の左舷側音響送信信号を送波するため、
１３〜１７ｋＨｚの周波数帯域のエコーが、右舷側から
は、８〜１２ｋＨｚの周波数帯域の右舷側音響送信信号
を送波するため、８〜１２ｋＨｚの周波数帯域のエコー
がそれぞれ戻ってくる。

【００２６】海中に送波された左舷側音響送信信号と右
舷側音響送信信号とは、海底面や目標に反射し、エコー
として曳航式アレイ２の位置に戻り、曳航式アレイ２の
各サブアレイ２１〜２４は、それぞれ独立に戻ってきた
エコーを受信し、音響／電気変換を行った受信信号をプ
リプロセス回路１５へ送る。曳航式アレイ２の各サブア
レイ２１〜２４は、左右舷側からのエコーを同時に受信
し、受信信号は左右のエコーが時間領域で加算された状
態であり、受波レベルは伝搬減衰や反射損失のため一般
に微弱である。

【００２７】音響送信信号の送信処理がなされた後、Ｃ
ＰＵ５は、プリプロセス回路１５および信号処理器３に
対して受信コマンドを送り、プリプロセス回路１５は、
ＣＰＵ５からの受信コマンドを受け、曳航式アレイ２の
各サブアレイ２１〜２４から受信した受信信号をプリア
ンプで増幅し、Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）でデジタル信号
に変換、サンプリングを開始し、得られたデジタル受信
信号をデジタルフィルタ（ＢＰＦ）で音響送信信号が含
まれる周波数帯域である５〜２０ｋＨｚの周波数帯域を
フィルタリングすることでノイズ除去して信号処理器３
へ送信する。

【００２８】信号処理器３は、ＣＰＵ５からの受信コマ
ンドを受け、プリプロセス回路１５からの受信信号を処
理し、ビームフォーミングおよび映像化を行う。

【００２９】まず、プリプロセス回路１５からの受信信
号を２分して、２分した受信信号を通過帯域が左舷側音
響送信信号の周波数帯域を含む１３〜１７ｋＨｚのデジ
タルフィルタである左舷側帯域フィルタ３１と右舷側音
響送信信号の周波数帯域を含む８〜１２ｋＨｚのデジタ
ルフィルタである右舷側帯域フィルタ３２とによりそれ
ぞれ帯域分離を行い、左舷側帯域フィルタ３１からのフ
ィルタ出力を左舷側エコーとし、右舷側帯域フィルタ３
２からのフィルタ出力を右舷側エコーとして後段の処理
を分けて行う。なお、左舷側帯域フィルタ３１の通過帯
域は、右舷側音響送信信号の周波数帯域を含まず、同様
に右舷側帯域フィルタ３２の通過帯域は、左舷側音響送
信信号の周波数帯域を含まないため、左舷側帯域フィル
タ３１からのフィルタ出力は、左舷海域からのエコーに
対応し、同様に右舷側帯域フィルタ３２からのフィルタ
出力は、右舷海域からのエコーに対応する。

【００３０】次に左右分離された左舷側エコーと右舷側
エコーとは、位相整相部３３により位相整相を施して方
位分解能を向上する。なお、位相整相部３３での位相整
相処理は、遠距離音場が対象であれば通常の位相整相処
理であるが、近距離音場を扱う場合にはいわゆるダイナ
ミックフォーカシングが適用される。

【００３１】次に位相整相した左舷側エコーと右舷側エ
コーとは、レンジ分解能を向上するための左舷側レンジ
圧縮部３４と右舷側レンジ圧縮部３５とによりレンジ圧
縮処理をそれぞれ行う。レンジ圧縮処理は、左右の送信
波形をそれぞれレプリカ信号としたマッチドフィルタに
より行われる。

【００３２】レンジ圧縮処理がなされた左舷側エコーと
右舷側エコーとは、データレート低減のために、左舷側
ベースバンド変調部３６と右舷側ベースバンド変調部３
７とによりベースバンド変調を行ってデータ量を間引
き、検波部３８により２乗検波等の検波処理を行って受
信信号レベルを抽出し、時間／レンジ変換部３９により
得られた時系列信号にスケール変換を施してエコー／レ
ンジ系列に直して、その瞬間の曳航船の位置からレンジ
方向へのエコーレベル分布として外部ディスプレイ４に
出力する。

【００３３】曳航船は前方へ進行しながら上記のプロセ
スを繰り返し実行することで、曳航船が通過した海域の
詳細な２次元エコーレベル分布が外部ディスプレイ４に
得られる。

【００３４】なおビームフォーミングにあたっては曳航
式アレイの水中姿勢がいわゆる直線形状であることを前
提としているが、潮流等の影響を受けて著しく歪んでい
る場合があり、この場合は十分な方位分解能が得られな
いため、曳航式アレイの水中形状が歪んでしまう効果を
キャンセルするために特開平７−３３３３１８、特開平
７−２７８５１といった水中形状検出および補正方式を
適用することが挙げられる。

【００３５】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、１本の曳航式アレイにより目標エコーの左右分別を
行うことができ、海底探査などの連続的なエコーレベル
計測には適用でき、探知の度に曳航船を回頭、再探知を
繰り返す必要なく、最終的な探知確認に至るまでの時間
を短縮でき、システムが簡略化でき、曳航式アレイは運
用に必要なウィンチ、リール、固定具などを最小限のも
のにでき、高度なハンドリング、操船技術等が要求され
ることのないという効果を奏する。

【００３６】本実施の形態では、音源である左舷用指向
性アレイ１１および右舷用指向性アレイ１２のプラット
フォームとして送信用曳航体１を用いているが、送信用
曳航体１の替わりに左舷用指向性アレイ１１および右舷
用指向性アレイ１２を曳航船の船底に直接配置してもよ
く、この場合、送信用曳航体１が必要ないため、構成は
簡略化されるが、音源が海面付近にあることから海面反
射による残響が混入しやすくなり、深い深度で運用する
場合に比べて探知・捜索性能が悪化することが予測され
る。従って、船底にアレイを配する方式でシステムを構
成する場合は、海面残響を抑圧するための何らかの手
段、方式を別途追加する必要がある。

【００３７】また音源として用いている左舷用指向性ア
レイ１１および右舷用指向性アレイ１２をパラメトリッ
ク音源で代替してもよく、この場合、パラメトリック音
源の特性からアレイの物理的寸法や重量の低減が期待で
きるが、送波レベルが通常のアレイに比べて大きく劣る
ため、捜索レンジが短くなることが予想され、パラメト
リック音源を用いたシステム構成とする場合では、航走
雑音の低減、曳航式アレイの受波感度向上、システムの
セットノイズ低減といった技術が別途要求される。また
運用については背景雑音レベルがある程度以上低い環境
下に限定されることも予測される。

【００３８】さらに送信用曳航体１に搭載されているプ
リプロセス回路１５を曳航船側に配置してもよく、この
場合、曳航式アレイ２の受信信号はアナログ信号のまま
曳航ケーブルの信号ラインを介して曳航船側まで伝送さ
れることになるが、受波信号は通常微弱レベルであるた
め、曳航ケーブルが長くなるとノイズに埋もれてしまう
可能性がある。

【００３９】さらに送信用曳航体１のプリプロセス回路
１５のＡ／Ｄ変換器を曳航船側に配置し、曳航ケーブル
の伝送はアナログ信号で行ってもよいが、一般にアナロ
グ通信はノイズ耐性でデジタル通信に劣るため、システ
ム構築上は伝送の前にＡ／Ｄ変換しておくほうが好まし
い。

【００４０】なお、本発明が上記各実施形態に限定され
ず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施形態は
適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成
部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定され
ず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にす
ることができる。なお、各図において、同一構成要素に
は同一符号を付している。

【００４１】

【発明の効果】本発明のアクティブソーナー装置および
アクティブソーナー方法は、１本の曳航式アレイにより
目標エコーの左右分別を行うことができ、海底探査など
の連続的なエコーレベル計測には適用でき、探知の度に
曳航船を回頭、再探知を繰り返す必要なく、最終的な探
知確認に至るまでの時間を短縮でき、システムが簡略化
でき、曳航式アレイは運用に必要なウィンチ、リール、
固定具などを最小限のものにでき、高度なハンドリン
グ、操船技術等が要求されることのないという効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施の形態のアクティブソーナー
装置の基本原理を示す原理図である。

【図２】本発明に係る実施の形態のアクティブソーナー
装置の構成を示すブロック図である。

【図３】図２に示されている信号処理器の構成を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１ 送信用曳航体 ２ 曳航式アレイ ３ 信号処理器 ４ 外部ディスプレイ ５ ＣＰＵ １１ 左舷側指向性アレイ １２ 右舷側指向性アレイ １３ 左舷側送信装置 １４ 右舷側送信装置 １５ プリプロセス回路 ２１〜２４ サブアレイ ３１ 左舷側帯域フィルタ ３２ 右舷側帯域フィルタ ３３ 位相整相部 ３４ 左舷側レンジ圧縮部 ３５ 右舷側レンジ圧縮部 ３６ 左舷側ベースバンド変調部 ３７ 右舷側ベースバンド変調部 ３８ 検波部 ３９ 時間／レンジ変換部

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 海中に送波した音響送信信号に対する対
   象物からの反射波であるエコーを受信して、受信した前
   記エコーを信号処理して表示装置に表示することにより
   前記対象物の探知を行うアクティブソーナー装置であっ
   て、 左側海域に対して予め定められた周波数帯域の左側音響
   送信信号を送波する左側音響送信信号発信手段と、 右側海域に対して前記左側音響送信信号の前記周波数帯
   域とは重複しない予め定められた前記周波数帯域の右側
   音響送信信号を送波する右側音響送信信号発信手段と、 前記対象物からの反射波である前記エコーを受波して受
   信信号に変換するエコー受波手段と、 該エコー受波手段からの前記受信信号を前記左側音響送
   信信号に対応する前記受信信号と前記右側音響送信信号
   に対応する前記受信信号とに分離して信号処理を行う信
   号処理手段と、 該信号処理手段により信号処理した前記受信信号を表示
   する表示手段とを具備することを特徴とするアクティブ
   ソーナー装置。
2. 【請求項２】 前記信号処理手段は、前記エコー受波手
   段からの前記受信信号を前記左側音響送信信号の前記周
   波数帯域を含む通過帯域でフィルタリングする左側帯域
   フィルタと、 前記エコー受波手段からの前記受信信号を前記右側音響
   送信信号の前記周波数帯域を含む前記通過帯域でフィル
   タリングする右側帯域フィルタとを具備することを特徴
   とする請求項１記載のアクティブソーナー装置。
3. 【請求項３】 前記左側帯域フィルタと前記右側帯域フ
   ィルタとは、共通の前記通過帯域を重複させないことを
   特徴とする請求項１又は２記載のアクティブソーナー装
   置。
4. 【請求項４】 前記左側帯域フィルタの前記通過帯域と
   前記右側帯域フィルタの前記通過帯域とは、隣接する前
   記通過帯域にさせたことを特徴とする請求項１乃至３の
   いずれかに記載のアクティブソーナー装置。
5. 【請求項５】 前記左側音響送信信号発信手段および前
   記右側音響送信信号発信手段は、指向性アレイで構成さ
   せたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載
   のアクティブソーナー装置。
6. 【請求項６】 前記エコー受波手段は、複数のサブアレ
   イからなる１本の曳航式アレイで構成させたことを特徴
   とする請求項１乃至５のいずれかに記載のアクティブソ
   ーナー装置。
7. 【請求項７】 前記エコー受波手段の先頭に配置させた
   ディプレッサ機能を有する曳航体を具備し、 該曳航体に前記左側音響送信信号発信手段と前記右側音
   響送信信号発信手段とを配置させたことを特徴とする請
   求項１乃至６のいずれかに記載のアクティブソーナー装
   置。
8. 【請求項８】 海中に送波した音響送信信号に対する対
   象物からの反射波であるエコーを受信して、受信した前
   記エコーを信号処理して表示装置に表示することにより
   前記対象物の探知を行うアクティブソーナー方法であっ
   て、 左側海域に対して予め定められた周波数帯域の左側音響
   送信信号を送波し、 右側海域に対して前記左側音響送信信号の前記周波数帯
   域とは重複しない予め定められた前記周波数帯域の右側
   音響送信信号を送波し、 前記対象物からの反射波である前記エコーを受波して受
   信信号に変換し、 該受信信号を前記左側音響送信信号に対応する前記受信
   信号と前記右側音響送信信号に対応する前記受信信号と
   に分離して信号処理を行い、 該信号処理した前記受信信号を表示することを特徴とす
   るアクティブソーナー方法。
9. 【請求項９】 前記受信信号を前記左側音響送信信号の
   前記周波数帯域を含む通過帯域でフィルタリングすると
   ともに、 前記受信信号を前記右側音響送信信号の前記周波数帯域
   を含む前記通過帯域でフィルタリングすることを特徴と
   する請求項８記載のアクティブソーナー方法。
10. 【請求項１０】 前記左側音響送信信号の前記周波数帯
    域を含む前記通過帯域と前記右側音響送信信号の前記周
    波数帯域を含む前記通過帯域とは、重複しないことを特
    徴とする請求項８又は９記載のアクティブソーナー方
    法。
11. 【請求項１１】 前記左側音響送信信号の前記周波数帯
    域を含む前記通過帯域と前記右側音響送信信号の前記周
    波数帯域を含む前記通過帯域とは、隣接する前記周波数
    帯域とすることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれ
    かに記載のアクティブソーナー方法。
12. 【請求項１２】 前記左側音響送信信号と前記右側音響
    送信信号とを指向性ビームとすることを特徴とする請求
    項８乃至１１のいずれかに記載のアクティブソーナー方
    法。
13. 【請求項１３】 複数のサブアレイからなる１本の曳航
    式アレイにより前記エコーを受波することを特徴とする
    請求項８乃至１２のいずれかに記載のアクティブソーナ
    ー方法。
14. 【請求項１４】 前記曳航式アレイの先頭に配置したデ
    ィプレッサ機能を有する曳航体から前記左側音響送信信
    号と前記右側音響送信信号とを送波することを特徴とす
    る請求項８乃至１３のいずれかに記載のアクティブソー
    ナー方法。